碳纳米管/酸化石墨烯杂化材料及其环氧树脂复合材料拉伸力学性能的研究

本文先采用混酸对多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯微片进行氧化处理,再通过超声作用制备了碳纳米管/石墨烯杂化材料,使碳纳米管通过π-π作用与酸化石墨烯结合在一起。在此基础上,将制得的杂化材料分散在环氧树脂体系中制成样条,研究其力学性能的变化。通过红外光谱(FT-IR)分析表明成功制取了酸化碳纳米管、酸化石墨烯及其相应的杂化材料。通过透射电镜(TEM)直观地展示了酸化后MWCNTs、石墨烯的形态变化和杂化材料的形态;对样条进行力学性能测试并用扫描电镜(SEM)观察其断面形态。结果表明,环氧树脂中加入杂化材料能有效增加环氧树脂的韧性和强度,且经过超声作用制得的杂化材料和选用酸化碳管的杂化材料的增强增韧效果更好,加入酸化超声作用混合杂化材料的增强增韧效果最明显。     

超支化环氧／双酚A环氧树脂杂化材料的性能研究

以超支化环氧树脂HTDE-2改性HTDE-2／双酚A型环氧树脂杂化材料的粘接性能和胶膜性能,探讨了HTDE-2的含量对杂化材料的剪切强度、剥离强度、铅笔硬度和耐磨性的影响。研究表明,随着超支化环氧树脂含量的增加,杂化材料的剪切强度、剥离强度、铅笔硬度和耐磨性先增加后下降,在HTDE-2用量为4％左右时具有最大值,综合性能最好。     

碱催化2步法制备SiO2/环氧树脂杂化材料的研究

以氨水为催化剂,以二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,采用2步法制备二氧化硅/环氧树脂(SiO2/环氧树脂)杂化材料.分析了正硅酸乙酯(TEOS)用量对SiO2/环氧树脂杂化材料化学结构、力学性能和热性能的影响.结果表明,TEOS的加入没有改变固化物的化学结构.拉伸和弯曲模量均随TEOS用量增加先增加后降低,当TEOS质量...     

新型脂肪族超支化环氧树脂的制备及其改性作用

采用一步法合成了新型脂肪族超支化环氧树脂HTPE-3,利用FT-IR对其结构进行了表征。研究了双酚A型环氧树脂E-51/HTPE-3杂化树脂的力学性能和热性能。结果显示,杂化树脂的韧性和强度随HTPE-3含量的增加先增加后降低,具有极大值;当HTPE-3质量分数为12%左右时,与纯E-51树脂相比,杂化树脂的冲击强度和断裂韧性分别提高了169.8%和35.2%,拉伸强度和弯曲强度分别提高了6.5%,10.0%,维卡软化点温度、玻璃化转变温度和热分解温度略有下降。     

二氧化硅/氧化石墨烯杂化改性对环氧树脂固化动力学的影响

将二氧化硅(SiO₂)引入氧化石墨烯(GO)表面,得到接枝改性GO(SiO₂@GO)。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Raman光谱、热失重测试(TGA)和透射电镜(TEM)对SiO₂@GO的化学结构、形貌和粒径进行了表征,证实了SiO₂@GO的成功制备。与未改性GO相比,SiO₂@GO的表面结构也发生了变化,缺陷更加明显,表面变粗糙并均匀附有SiO₂颗粒物,在环氧树脂基体中的分散液更加均匀。通过差示扫描量热仪(DSC)研究了SiO₂@GO对EP/GO的非等温固化动力学行为,加入未改性GO和SiO₂@GO分别使固化温度下降了3℃和7℃左右,说明SiO₂@GO对EP的固化过程有更显著的催化作用。Kissinger方法研究发现,与纯EP相比,加入未改性GO和SiO₂@GO分别使固化活化能(E_a)分别降低...     

一步法制备纳米SiO_2/环氧树脂杂化材料的研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为无机前驱体、三乙烯四胺(TETA)为固化剂和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)为硅烷偶联剂,采用溶胶-凝胶一步法制备SiO2/EP(环氧树脂)杂化材料。研究了TEOS和丙酮含量对杂化材料的力学性能、热性能等影响,并对杂化材料的微观相态结构和性能进行了表征和分析。结果表明:当w(TEOS)=3%(相对于改性EP质量而言)时,不加丙酮的杂化材料具有相对最好的综合性能,其断面形貌呈韧性断裂,热变形温度和玻璃化转变温度均高于纯EP体系,生成的SiO2粒径为20 nm左右且分布较均匀;加入丙酮后的杂化材料透明性变好,但其力学强度和热性能均随丙酮含量增加而降低。     

碳纳米杂化材料的分散性及分散稳定性研究

将酸化石墨烯、羟基化多壁碳纳米管通过超声离心等物理方法合成碳纳米管/石墨烯杂化材料以及用化学多步法合成碳纳米管/石墨烯杂化材料,按照0.1 mg/m L分别分散于四氢呋喃溶剂中超声72 h制备碳纳米材料的分散液,并将分散液静置24 h。通过紫外光谱证明所用碳纳米杂化材料已成功合成,同时通过紫外光谱、显微镜扫描和沉淀实验表征碳纳米材料的分散性及分散稳定性。结果表明,相比于碳纳米管、石墨烯和物理法合成碳纳米管/石墨烯杂化材料,化学多步法合成的碳纳米管/石墨烯杂化材料具备更优异的分散性及分散稳定性,这要归因于分散好的碳纳米管先与聚丙烯酰氯反应,以初步抑制碳纳米管的团聚,其次将其再与石墨烯反应,这样碳纳米管和石墨烯就通过聚丙烯酰氯连接在一起,构建出三维结构,抑制碳纳米管的重新团聚和石墨烯片层的叠加。     

改性碳纳米管增强环氧树脂力学性能研究进展

具有低密度、高强度和高模量等优异力学性能的碳纳米管(CNTs)是环氧树脂(EP)基体的理想增强材料,然而CNTs在EP基体中分散性较差,并且其与EP之间难以形成有效的结合界面,这成为制约CNTs/EP复合材料力学性能进一步增强的关键因素,对CNTs进行官能化改性则是解决上述问题的有效途径之一。从增强EP力学性能方面介绍了CNTs的羧基化、胺基化和硅烷化等官能团化改性方法的研究应用进展,总结了其改性机理,结合该领域研究中的一些不足以及实际应用的需求,指出了进一步的研究方向。     

氨基POSS/环氧树脂有机无机杂化材料的动态力学性能

为了提高环氧树脂(EP)的综合性能,以含氨基官能团的笼型倍半硅氧烷(POSS)作为EP的改性剂,得到有机-无机POSS改性EP杂化树脂;然后以4,4′-二氨基二苯基砜(DDS)为固化剂对杂化树脂进行固化,得到有机-无机杂化材料。重点考察了POSS含量对杂化材料动态力学性能的影响。结果表明:不同杂化材料体系均呈单相结构,POSS在EP基体中分散较均匀,说明两者间相容性良好;随着POSS含量的不断增加,杂化材料体系的玻璃化转变温度(Tg)增大,与传统杂化材料不同的是损耗峰强度随POSS含量增加而降低,但损耗峰宽度几乎不变。     

多壁碳纳米管在国产碳纤维增强环氧树脂复合材料中应用

研究了一种简易有效的多壁碳纳米管(MWNTs)分散入环氧树脂的方法,对树脂的工艺性进行试验研究;使用碳纤维复丝的力学性能来表征纤维/树脂界面性能和纤维强度转化效果,制备了含MWNTs的环氧树脂/碳纤维预浸料,并对使用此预浸料制备的复合材料单向板进行力学性能测试。结果表明,当MWNTs的用量为E–51的0.5%时,二者混合球磨8 h后配制的树脂溶液适用期大于24 h,黏度小于0.8 Pa·s,树脂浇铸体拉伸强度78 MPa,弯曲强度106 MPa,断裂伸长率4.3%;添加MWNTs之后纤维/树脂结合良好,复合材料单向板拉伸强度提升了7.2%,弯曲强度提升了9.73%,压缩强度提升了6.82%,层剪强度提升了11.54%。     

碳纳米管／环氧耐热复合材料性能研究

研究了碳纳米管／环氧树脂复合材料电性能、热氧老化性能和粘接性能。研究结果表明：添加量为2％时,复合材料的综合性能最优,表面电阻率和体积电阻率分别下降了9—10个数量级,剪切强度提高了12．33％,当老化时间达到200h,复合材料重量保持率仍有90％。制得的复合材料能够用于耐热胶粘剂和防静电材料。     

聚醚砜/碳纳米管对环氧树脂的协同增韧

通过同时添加少量聚醚砜(PESU)及碳纳米管(CNTs)对环氧树脂(EP)进行增强增韧改性.首先采用热溶法使PESU完全溶解在EP中,再利用三辊研磨机的机械剪切作用帮助CNTs分散在EP/PESU体系中,制得EP/PESU/CNTs复合材料浇铸体试样.结果表明,CNTs和PESU的加入,在没有牺牲EP热性能的情况下,试...     

碳系填充环氧树脂复合材料导电性能研究进展

以逾渗理论、隧道效应理论和场致发射效应理论为例分析介绍了填充复合型导电高分子材料的导电机理;以炭黑、碳纳米管、石墨烯填充环氧树脂复合材料为例,综述了影响复合材料导电性能的主要因素,并重点介绍了相关研究人员在改善碳系材料分散性、降低复合材料渗流阙值等方面的研究进展。     

溶胶-凝胶法制备环氧树脂／SiO2杂化材料的研究

以环氧树脂、正硅酸乙酯（TEOS）、У-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为原料，采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法制备了环氧树脂／SiO2杂化材料。研究了TEOS用量、KH-550用量、温度对环氧树脂/SiO2杂化材料性能的影响。利用透射电镜（TEM）研究了SiO2在杂化材料中的分散状态，利用扫描电镜（SEM）对杂化材料的拉伸断口的微观形貌进行了研究，并用差示扫描量热（DSC）法研究了杂化材料的耐热性能。结果表明，TEOS含量在3％，KH-550含量在2％、反应温度在60℃时，杂化材料的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和弯曲强度分别提高了30.1％、53.9％、34.4％、12.5％；生成的SiO2颗粒的平均尺寸为20nm左右；杂化材料玻璃化温度比纯环氧树脂提高20℃以上。     

超支化聚合物增韧改性环氧树脂的研究

通过有核一步法,合成了端羧基超支化聚酯(CHP),然后与环氧氯丙烷经环氧化反应制备了端环氧基超支化聚酯(EHP),并制备了EHP改性环氧树脂(EP)体系。利用傅立叶变换红外光谱法、核磁共振氢谱法、凝胶渗透色谱法、差示扫描量热法、热变形温度分析、热失重分析、扫描电子显微镜等对EHP结构、改性EP体系固化工艺、力学性能、热性能等进行了研究。结果表明,合成了预期结构的EHP,数均分子量为1 908 g/mol,黏度为1 522.5 m Pa·s;当EHP含量为15 g时,改性EP体系的性能最佳,其冲击强度和弯曲强度分别为50.4 k J/m2,201.0 MPa,较改性前分别提高了213%,37%;热变形温度为147.5℃,热失重10%时的温度为360℃,较改性前分别下降了9%,7.7%。     

环氧树脂/碳纳米管导热复合材料的制备与性能研究

采用先酸化再空气氧化的方法对碳纳米管（CNTs）进行了纯化处理,并制备了2种环氧树脂(EP)/CNTs导热复合材料。研究了不同含量的CNTs及纯化CNTs对复合材料的导热性能、冲击性能及弯曲性能的影响。结果表明,纯化处理后,CNTs表面的催化剂粒子和无定形碳被去除,得到了纯净CNTs;当纯化CNTs含量为1.5 %时(质量分数,下同),材料的冲击强度和弯曲强度最高,分别为24.95 kJ/m2、127.2 MPa;当纯化CNTs含量为1.5 %时,复合材料的热导率可达1.237 W/（m·℃）。     

Significantly Strengthening Epoxy by Incorporating Carbon Nanotubes/Graphitic Carbon Nitride Hybrid Nanofillers

Novel hybrid nanofillers consist of carbon nanotubes (CNTs) and graphitic carbon nitride (g‐C₃N₄) are prepared for the enhanced mechanical properties of epoxy by improving the dispersion of CNTs. 2D planar structure, large surface area, and plentiful of surface reactive groups of g‐C₃N₄ efficiently resist the microcrack propagation, impede the thermal transfer, and provide chemical bonding with epoxy chains. The well‐dispersed CNTs by anchoring on g‐C₃N₄ surface promotes the efficient transfers of stress, and supply the stronger mechanical interlocking for interfacial bonding. The significantly enhanced mechanical properties of epoxy containing hybrid nanofillers are based on the synergistic effects between CNTs and g‐C₃N₄. Compared with neat epoxy, the tensile strength, tensile modulus, and storage modulus of epoxy containing 0.5 wt% hybrid nanofillers (CNTs: g‐C₃N₄ = 1: 9, w/w) below glass transition temperature (T_g) are increased by 37.65%, 29.36%, and 32.92%, respectively. Meanwhile, the T_g, onset decomposition temperature and char residue are also obviously raised.     

埃洛石纳米管／水性环氧树脂复合材料的性能

采用超声分散与机械搅拌混合方法制备了埃洛石纳米管(HNTs)/水性环氧树脂复合材料。通过TEM、SEM对HNTs及复合材料进行了表征,并分析了HNTs含量对水性环氧树脂乳液的流变行为、乳胶膜的热稳定性及涂膜性能的影响。结果表明:HNTs可在水性环氧树脂体系中均匀分散,使复合材料由脆性断裂转变为韧性断裂;但当w(HNTs)5%时,复合材料出现明显团聚,最佳添加量为w(HNTs)=2%,此时复合体系的热稳定性增强,热分解温度由358℃提高到365℃,剪切速率为10 s-1时,黏度由0.73 Pa·s增加到0.85 Pa·s;HNTs起到类交联点的作用;储能模量提高了8.1倍,内耗降低,复合体系呈现假塑性和明显的触变性,稳定性增强,水性环氧树脂乳胶膜的耐水性得到改善,与未添加HNTs的环氧树脂相比,当w(HNTs)=5%时,吸水率由27.8%降低到15.9%,涂膜的硬度由3H提高到4H,柔韧性由1 mm提高到0.5 mm。但当w(HNTs)5%时,体系结构与稳定性会被破坏,导致涂膜综合性能下降。     

环氧灌封材料的研究进展

介绍了电子产品环氧灌封材料的两种灌封工艺；常态灌封和真空灌封；针对环氧树脂本身脆性大的缺点，详述了环氧灌封材料的增韧方法，主要包括端羧基聚丁二烯-丙烯腈(CTBN)增韧、复合弹性体微粒增韧、液晶环氧增韧、氰酸酯树脂增韧和纳米粒子增韧，同时对其增韧效果进行了评价；最后列举了三种典型环氧灌封材料的应用配方和它们的性能指标。